Меню

Среднее напряжение это какое



Напряжения электрических сетей

Номинальное напряжение – напряжение, для которого предназначена или идентифицирована электрическая сеть и применительно к которому устанавливают ее рабочие характеристики.

Напряжение электропитания – среднеквадратическое значение напряжения в определенный момент времени в точке передачи электрической энергии пользователю электрической сети, измеряемое в течение установленного интервала времени.

Низкое напряжение – напряжение, номинальное среднеквадратическое значение которого не превышает 1 кВ.

Среднее напряжение – напряжение, номинальное среднеквадратическое значение которого превышает 1 кВ, но не превышает 35 кВ. Различают среднее первое СН-1 (35 кВ) и среднее второе СН-2 напряжения (20; 10; 6 и 1 кВ).

Высокое напряжение – напряжение, номинальное среднеквадратическое значение которого превышает 35 кВ, но не превышает 220 кВ (220 кВ, 110 кВ).

Сверхвысокое напряжение – напряжение, номинальное среднеквадратическое значение которого составляет 330; 500 или 750 кВ;

Ультравысокое напряжение – напряжение, номинальное среднеквадратическое значение которого составляет превышает 750 кВ (1150 кВ, 1500 кВ).

В сетях промышленных предприятий напряжением до 1 кВ принята следующая градация напряжений: 380/220, 660, 1140 В. Номинальные напряжения источников приняты на 5 % выше – 400/230, 690, 1200 В.

В сетях выше 1 кВ приняты напряжения: 6, 10, 20, 35, 110, 220 кВ. Напряжения генераторов на электростанциях – 6,3; 10,5; 21 кВ. Напряжения трансформаторов: в первичных обмотках – 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230 кВ, во вторичных обмотках – 6,6; 11; 22; 38,5; 121; 242 кВ.

В электрических распределительных сетях предприятий, как правило, используются напряжения до 1 кВ (380/220, 660 и 1140 В) и выше 1 кВ (6, 10, 20 кВ). В системе внешнего электроснабжения предприятий наиболее распространенными являются напряжения 35, 110 и 220 кВ.

Напряжение 380/220 В используется в трехфазных четырехпроводных сетях, обеспечивающих совместное питание трехфазных и однофазных приемников (осветительные приборы, инструмент). Наибольшая единичная мощность приемников в таких сетях не превышает 400 кВт.

Напряжение 1140 В применяется в шахтных электроустановках и горных комплексах. Это связано с необходимостью уменьшения тока электроприемников и облегчения кабельной сети. Электроустановки с оборудованием на 1140 ( ·660) В, хотя и имеют уровень напряжения выше 1000 В, относятся к низковольтным, так как все оборудование (трансформаторы, кабели, коммутационные и защитные аппараты, электродвигатели) разработаны на базе электротехнических устройств на напряжение 660 В.

Напряжение 20 кВ применяется в районах, близких от ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кВ, и в некоторых районах, получающих питание от трансформаторов с вторичным напряжением 20 кВ.

Напряжение 35 кВ используется для электроснабжения предприятий средней мощности, при условии распределения электроэнергии при напряжении 6 или 10 кВ. При напряжениях 6 и 10 кВ предпочтение отдается напряжению 10 кВ, так как при этом напряжении потери в сетях ниже, чем при напряжении 6 кВ. Напряжение 6 кВ используется в сетях, построенных до массового применения напряжения 10 кВ, когда перевод этих сетей на напряжение 10 кВ является неоправданным.

Наибольшее применение в питающих линиях находит напряжение 110 кВ. Оно применяется для электроснабжения крупных и средних предприятий. Напряжение 220 кВ применяется для питания крупных энергоемких промышленных предприятий.

При выборе напряжения для системы электроснабжения определяют рациональное напряжение. Для этого используются эмпирические формулы

В Германии используют формулу Вейкерта

в Швеции — формулу

в США применяется формула Стилла, которая является видоизмененной формулой (1.2)

преобразованная С. Н. Никогосовым формула (1.3) имеет следующий вид

где , – передаваемая мощность (соответственно МВ·А и МВт);

При выборе напряжения можно воспользоваться следующими рекомендациями:

а) если в системе внешнего электроснабжения есть возможность присоединения питающей линии к двум равноудаленным линиям электропередачи с разным номинальным напряжением, а рациональное напряжение имеет промежуточное между ними значение, то следует выбрать более высокое номинальное напряжение;

б) если в системе внешнего электроснабжения есть возможность присоединения питающей линии к двум линиям электропередачи с разным номинальным напряжением, находящимся на разном удалении от объекта электроснабжения, целесообразно выбрать номинальное напряжение линии электропередачи, находящейся на более близком расстоянии;

в) если при проектировании предприятия технологическое оборудование уже заказано, то напряжение в системе внутреннего электроснабжения выбирается под заказанное оборудование;

г) если при проектировании предприятия технологическое оборудование не заказано, то после определения рационального напряжения выбирается более высокое номинальное напряжение распределительной сети, в которой потери электроэнергии снижаются.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник

Параметры переменного напряжения

Содержание

  1. Среднее значение напряжения
  2. Средневыпрямленное значение напряжения
  3. Среднеквадратичное значение напряжения
  4. Как измерить среднеквадратичное значение напряжения
Читайте также:  Схема компаратора напряжения операционном усилителе

Как вы помните из предыдущей статьи, переменное напряжение – это напряжение, которое меняется со временем. Оно может меняться с каким-то периодом, а может быть хаотичным. Но не стоит также забывать, что и переменное напряжение обладает своими особенными параметрами.

Среднее значение напряжения

Среднее значение переменного напряжения Uср – это, грубо говоря, площадь под осциллограммой относительно нуля за какой-то промежуток времени. Чтобы это понять, давайте рассмотрим вот такую осциллограмму.

Например,чему равняется среднее значение напряжения за эти два полупериода? В данном случае ноль вольт. Почему так? Площади S1 и S2 равны. Но все дело в том, что площадь S2 берется со знаком “минус”. А так как площади равны, то в сумме они дают ноль: S1+(-S2)=S1-S2=0. Для бесконечного по времени синусоидального сигнала среднее значение напряжения также равняется нулю.

То же самое касается и других сигналов, например, двухполярного меандра. Меандр – это прямоугольный сигнал, у которого длительности паузы и импульса равны. В этом случае его среднее напряжение также будет равняться нулю.

Средневыпрямленное значение напряжения

Чаще всего используют средневыпрямленное значение напряжения Uср. выпр. То есть площадь сигнала, которая “пробивает пол” берут не с отрицательным знаком, а с положительным.

средневыпрямленное значение напряжения будет уже равняться не нулю, а S1+S2=2S1=2S2. Здесь мы суммируем площади, независимо от того, с каким они знаком.

На практике средневыпрямленное значение напряжения получить легко, использовав диодный мост. После выпрямления синусоидального сигнала, график будет выглядеть вот так:

Для того, чтобы примерно узнать, чему равняется средневыпрямленное напряжение, достаточно узнать максимальную амплитуду синусоидального сигнала Umax и сосчитать ее по формуле:

Среднеквадратичное значение напряжения

Чаще всего используют среднеквадратичное значение напряжения или его еще по-другому называют действующим. В литературе обозначается просто буквой U. Чтобы его вычислить, тут уже простым графиком не отделаешься. Среднеквадратичное значение – это значение постоянного напряжения, который, проходя через нагрузку (скажем, лампу накаливания), выделяет за тот же промежуток времени такое же количество мощности, какое выделит в этой нагрузке переменное напряжение. В английском языке среднеквадратичное напряжение обозначается так: RMS (rms) – root mean square.

Связь между амплитудным и среднеквадратическим значением устанавливается через коэффициент амплитуды K a:

Вот некоторые значения коэффициента амплитуды K a для некоторых сигналов переменного напряжения:

Более точные значения 1,41 и 1,73 – это √2 и √3 соответственно.

Как измерить среднеквадратичное значение напряжения

Для правильного замера среднеквадратического значения напряжения у нас должен быть мультиметр с логотипом T-RMS. RMS – как вы уже знаете – это среднеквадратическое значение. А что за буква “T” впереди? Думаю, вы помните, как раньше была мода на одно словечко: “тру”. “Она вся такая тру…”, “Ты тру или не тру?” и тд. Тру (true) – с англ. правильный, верный.

Так вот, T-RMS расшифровывается как True RMS – “правильное среднеквадратическое значение”. Мои токоизмерительные клещи могут замерять этот параметр без труда, так как на них есть логотип “T-RMS”.

Проведем небольшой опыт. Давайте соберем вот такую схемку:

Выставим на моем китайском генераторе частоты треугольный сигнал с частотой, ну скажем, 100 Герц

А вот осциллограмма этого сигнала. Внизу, в красной рамке, можно посмотреть его параметры

И теперь вопрос: чему будет равно среднеквадратическое напряжение этого сигнала?

Так как один квадратик у нас равняется 1 Вольт (мы это видим внизу осциллограммы в красной рамке), то получается, что амплитуда Umax этого треугольного сигнала равняется 4 Вольта. Для того, чтобы рассчитать среднеквадратическое напряжение, мы воспользуемся формулой:

Итак, смотрим нашу табличку и находим интересующий нас сигнал:

Для нас не важно, пробивает ли сигнал “пол” или нет, главное, чтобы сохранялась форма сигнала. Видим, что наш коэффициент амплитуды K a= 1,73.

Подставляем его в формулу и вычисляем среднеквадратическое значение нашего треугольного сигнала

Проверяем нашим прибором, так ли оно на самом деле?

Супер! И в правду Тrue RMS.

Замеряем это же самое напряжение с помощью моего китайского мультиметра

Он меня обманул :-(. Он умеет измерять только среднеквадратическое значение синусоидального сигнала, а у нас сигнал треугольный.

Самый интересный сигнал в плане расчетов – это двуполярный меандр, ну тот есть тот, который “пробивает пол”.

Его амплитудное Umax, средневыпрямленное Uср.выпр. и среднеквадратичное напряжение U равняется одному и тому же значению. В данном случае это 1 Вольт.

Вот вам небольшая картинка, чтобы не путаться

  • Сред. – средневыпрямленное значение сигнала. Это и есть площадь под кривой
  • СКЗ – среднеквадратичное напряжение. Как мы видим, для синусоидальных сигналов, оно будет больше, чем средневыпрямленное.
  • Пик. – амплитудное значение сигнала
  • Пик-пик. – размах или двойная амплитаду. Или иначе, амплитуда от пика до пика.
Читайте также:  Какие будут взаимодействовать с соляной кислотой по ряду напряжения ме

Так что же все-таки показывает мультиметр при измерении переменного напряжения? Показывает он НЕ амплитудное, НЕ среднее и НЕ среднее выпрямленное напряжение, а среднее квадратическое, то есть действующее напряжение! Об этом всегда помним.

Источник

Класс напряжения

Класс напряжения — это типовое значение линейного (междуфазного) напряжения в электрических сетях, которое является номинальным для различных групп оборудования: трансформаторов, линий, генераторов, реакторов и прочих. Класс напряжения определяет требуемый уровень электрической изоляции электрооборудования. Порядок класса напряжения определяет то, для каких целей и задач применяется это оборудование. В частности, низкие напряжения используются для распределения мощности между мелкими потребителями на малые расстояния, средние классы — для распределения мощности между средними потребителями и группами потребителей на умеренной дистанции, высокие и сверхвысокие классы — для распределения мощности между крупными потребителями и для передачи мощности на большие расстояния. Иными словами низкие и средние классы напряжения характерны для распределительных сетей, в то время как высокие и сверхвысокие классы — для системообразующих сетей, связывающих отдельные энергосистемы.

Содержание

  • 1 Необходимость применения различных классов напряжения
  • 2 Классификация классов напряжения
  • 3 Комментарии к вопросу о классах напряжения
    • 3.1 Учёт режима работы нейтрали
    • 3.2 Повышенное напряжение базисного узла
    • 3.3 Цветовое обозначение классов напряжения
  • 4 Использованные источники

Необходимость применения различных классов напряжения

На заре электроэнергетики, когда идея объединенных энергосистем ещё не возникла, электрические сети использовались изолированно на отдельных предприятиях, аналогично тому, как до этого применялись механические передаточные системы. Каждое из предприятий стремилось построить свою собственную станцию и управлять её самостоятельно. Идею электростанции, как независимого объекта, имеющего своей целью исключительно выработку и продажу электроэнергии как товара, одним из первых предложил Сэмюэль Инсулл [1] . И если прежде низких классов напряжения, которые могли быть различны, было достаточно для нужд промышленности, поскольку задачи совместной работы предприятий не стояло, то теперь в новых реалиях возникло два ключевых вопроса: как передать мощность от электростанций сразу нескольким потребителям — проблема удаленности источников электроэнергии от районов потребления, и как обеспечить совместимость по напряжению всех используемых установок?

Если второй вопрос разрешился с точки зрения электроэнергетики сравнительно просто: был введен стандарт на классы напряжения, что обеспечило их совместимость, то первый из них оказывается напротив крайне сложным, поскольку передача на большое расстояние создает сразу несколько инженерных проблем. Ниже приводятся основные их них:

Чем выше напряжение, тем меньше потери мощности. Данную закономерность хорошо описывает формула потерь в элементе сети по параметрам конца передачи:

где [math]\Delta\dot[/math] — потери мощности в передаче, МВА; [math]P[/math] , [math]Q[/math] — мощности в конце передачи, МВт и МВар; [math]V[/math] — модуль напряжения в конце передачи, кВ; [math]R[/math] , [math]X[/math] — активное и реактивное сопротивления передачи, Ом. Эта формула очевидно показывает, что при передаче одной мощности при увеличении напряжения потери мощности квадратично уменьшаются.

Чем выше напряжение, тем выше предел передаваемой мощности. Для любой передачи существует предел передаваемой активной мощности, определяемые статической устойчивостью, который в простейшем случае на основании уравнения угловой хараткеристки передачи определяется следующим выражением:

[math]\displaystyle P_ = \frac,[/math]

где [math]U_1, U_2[/math] — напряжения по концам передачи, кВ; [math]X[/math] — реактивное сопротивление передачи, Ом; [math]P_[/math] — предел передаваемой мощности мередачи, МВт. Нетрудно видеть, что с ростом напряжения предел передаваемой мощности квадратично растет.

Наиболее рациональный класс напряжения с точки зрения минимума потерь и капиталловложений определяется на этапе долгосрочного планирования режимов работы электрической сети.

Классификация классов напряжения

По уровню напряжения все классы напряжения условно разделяют на следующие группы:

  • Ультравысокий класс напряжения — от 1000 кВ.
  • Сверхвысокий класс напряжения — от 330 кВ до 750 кВ.
  • Высокий класс напряжения — от 110 кВ до 220 кВ.
  • Средний класс напряжения — от 1 кВ до 35 кВ.
  • Низший класс напряжения — до 1 кВ.

Максимально допустимые рабочие напряжения превышают номинальные значения на 15 % [math](U_<\text<ном>>\le 220\text< кВ>)[/math] , на 10 % [math](220 \lt U_<\text<ном>> \lt 500\text< кВ>)[/math] и на 5 % [math](500 \le U_<\text<ном>>\text< кВ>)[/math] . Шкалы номинальных напряжений генераторов и вторичных обмоток трансформаторов выбраны выше на 5—10 % номинальных напряжений потребителей, линий электропередачи, первичных обмоток трансформаторов с целью облегчения поддержания номинального напряжения у потребителей.

Классы напряжения
Класс напряжения, кВ 0,22 0,38 0,66 3 6 10 13,8 15,75 18 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
Максимально допустимое рабочее напряжение, кВ 0,253 0,437 0,759 3,6 6,9 11,5 15,87 18,11 20,7 23 40,5 126 172 252 363 525 787 1207,5
Электрические сети, кВ 0,22 0,38 0,66 3 6 10 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
Генератор, кВ 0,23 0,4 0,69 3,15 6,3 10,5 13,8 15,75 18 20
Первичная обмотка трансформатора, кВ 0,22 0,38 0,66 3; 3,15 6; 6,3 10; 10,5 13,8 15,75 18 20 35 110; 115 150; 158 230 330 500 750 1150
Вторичная обмотка трансформатора, кВ 0,23 0,4 0,69 3,15; 3,3 6,3; 6,6 10,5; 11 22 36,75; 38,5 115; 121 158; 165 242 347 525 787
Читайте также:  Регулирование автоматического регулятора напряжения

Комментарии к вопросу о классах напряжения

Учёт режима работы нейтрали

При расчетах коротких замыканий следует обращать особое внимание на класс напряжения, поскольку в зависимости от класса может быть различным режим работы нейтрали в сети. В частности, на низших и средних классах напряжения нейтраль в подавляющем большинстве случаев оказывается изолированной — это позволяет при адекватных затратах на повышенный уровень изоляции облегчить режим работы сети, а именно фактически исключить фактор однофазных замыканий, которые, являясь наиболее вероятными среди оных в сетях всех уровней, при изолированной нейтрали не представляют существенной угрозы и, что особенно важно, не приводят к нарушению электроснабжения потребителей [2] . Таким образом, для расчётчика класс напряжения должен в данной ситуации, как минимум, указать на необходимость уточнения состояния нейтрали и учет этого фактора в дальнейших расчётах.

Повышенное напряжение базисного узла

Во многих практических расчётах можно столкнуться с тем, что напряжение базисного узла задается повышенным и редко совпадает с номинальной величиной. В частности, для сетей 110 кВ величина составляет 115 (121) кВ, для сетей 220 кВ — 230 (242) кВ. Объяснений данному факту может быть несколько.

В первую очередь это может быть обусловлено тем, что в соответствии с указаниями по расчёту коротких замыканий при учете тока подпитки от внешней системы необходимо задавать напряжение этой системы выше номинала на 5 %. Эта мера направлена на намеренное завышение расчётного тока короткого замыкания, чтобы исключить неопределенность, связанную с составом оборудования и режимом внешней сети.

Второе объяснение менее убедительно по сравнению с первым, но имеет под собой вполне логичное основание. Как правило, базисный узел задается на шинах мощной электростанции района, либо на шинах подстанции высокого или сверхвысокого напряжения, связывающей район с внешней системой. Опыт расчётов подсказывает, что в большинстве случаев мощность именно вытекает из базисного узла, а не наоборот. В начале передачи, опять же как правило, напряжение выше, чем на приемном конце, а на электростанции напряжения в нормальном режиме выше, чем у потребителей. Таким образом, умышленное завышение напряжения базисного узла имеет своей целью отразить указанную физическую закономерность.

Цветовое обозначение классов напряжения

В отечественной практике расчётов и управления энергосистемами при графическом отображении электрических схем сетей и систем принято использовать унифицированное цветовое обозначение классов напряжений. При этом есть несколько стандартов и несколько вариантов цветовых схем классов напряжения, в частности внимания заслуживают прежде всего Стандарт СО ЕЭС и Стандарт ФСК ЕЭС. Таблицах ниже указаны общепринятые цветовые обозначения раздичных классов напряжения по этим стандартам [3] [4] .

Цветовая схема согласно стандарту СО ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 065:065:240
500 кВ 184:000:000
400 кВ (ЛЭП, цепи ППТ) 135:253:194
330 кВ 000:204:000
220 кВ 204:204:000
128:128:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 070:153:204
27 — 60 кВ 194:090:090
6 — 24 кВ 164:100:164
Генераторное напряжение 204:100:204
Без напряжения 204:204:204
150:150:150
Заземлено 255:153:000
Перегрузка 255:000:000
Неизвестно 140:140:140
Цветовая схема согласно стандарту ФСК ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 000:000:200
500 кВ 165:015:010
400 кВ 240:150:30
330 кВ 000:140:000
220 кВ 200:200:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 000:180:200
35 кВ; 20 кВ 130:100:050
10 кВ 100:000:100
6 кВ 200:150:100
до 1 кВ 190:190:190
Генераторное напряжение 230:070:230
Обесточено 255:255:255
Заземлено, ремонт 205:255:155

Разница палитр, как не трудно заметить, не драматична и не препятствует использованию ни одной из них, но предагаемый стандартом ФСК вариант, подразумевает работу в программном комплексе с черным фоном, из-за чего обесточенные участки предлагается показывать белым цветом. Таким образом, ориентация на цветовую схему стандарта СО ЕЭС является более удобной для рядовых расчётов. Категорически соблюдать требования к классам напряжения необходимо только при сотрудничестве непосредственно с соответствующими организациями.

Источник